Iн1 и Iн2 – токи насыщения; Uз – запирающий потенциал
Наличие фототока в отсутствие напряжения на электродах (при 
) объясняется тем, что небольшая часть фотоэлектронов имеет запас кинетической энергии (Eк), позволяющий им достичь анода даже в отсутствие внешнего электрического поля. Для того чтобы фототок стал равным нулю (т.е. чтобы фотоэлектроны не достигали анода), необходимо приложить к электродам отрицательное напряжение, которое называется задерживающим напряжением или запирающим потенциалом (Uз).
При этом работа электростатических сил (A = eUз) затрачивается на изменение кинетической энергии электрона (Eк) до нуля.
(8.1)
С ростом напряжения фототок растет до тех пор, пока все фотоэлектроны, вылетевшие с катода, не будут способны достичь анода, при этом ток в цепи достигает насыщения. Дальнейшее увеличение напряжения силу фототока не изменяет. Русский ученый А.Г. Столетов, проведя систематическое экспериментальное исследование внешнего фотоэффекта в 1888 г, установил, что ток насыщениятем больше, чем больше величина светового потока (рис. 8.2). Отсюдапервый закон фотоэффекта: при фиксированной частоте излучения величина фототока насыщения (Iн) прямо пропорциональна интенсивности (Ф):
, (8.2)
где γ – фоточувствительность поверхности.
Если, зафиксировав интенсивность, изменять частоту падающего света
(
), то будет меняться величина задерживающего напряжения. Зависимость задерживающего напряжения (запирающего потенциала) от частоты представлена на рис. 8.3.
Рис. 8.3. Зависимость запирающего потенциала Uз
от частоты ν падающего света
Оказалось, что для любого металла энергия фотоэлектронов (а следовательно, и величина задерживающего напряжения) не зависит от светового потока, но пропорциональна частоте излучения. Эта зависимость определяется вторым законом фотоэффекта: скорость фотоэлектронов возрастает с увеличением частоты падающего света и не зависит от его интенсивности.
При определенной для каждого металла частоте света 0задерживающее напряжение обращается в нуль. При меньших частотах фотоэффект не наблюдается. Отсюдатретий закон: независимо от интенсивности света фотоэффект начинается только при определенной для каждого металла минимальной частоте света, называемой «красной» границей фотоэффекта.
Если первый закон фотоэффекта можно интерпретировать на основе предположения, что свет имеет волновую природу, то второй закон не может быть объяснен с точки зрения волновых представлений. Существование «красной» границы и безинерционность фотоэффекта также противоречат представлению о свете как о непрерывной волне.
Для объяснения закономерностей внешнего фотоэффекта Эйнштейн предположил, что поглощение света имеет квантовый характер. Это означает, что процесс поглощения света веществом происходит дискретно во времени и пространстве. Каждый электрон поглощает один квант световой энергии, затрачивая ее часть на совершение работы выхода, а остаток уносит в виде кинетической энергии. Вследствие закона сохранения энергии справедливо следующее равенство, называемое уравнением Эйнштейна:
, (8.3)
где 
– энергия поглощенного кванта (фотона);
– работа выхода электрона из;
– наибольшая кинетическая энергия вылетевших электронов.
Энергия кванта , в соответствии с формулой Планка, пропорциональна его частоте:
, (8.4)
где 
= 6,63∙10 -34 Дж∙с — постоянная Планка.
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта можно записать в виде
. (8.5)
На основе этого уравнения объясняются экспериментальные законы фотоэффекта.
Если 
, то за счет энергии, получаемой электроном в результате поглощения кванта света, совершается работа выхода и приобретается кинетическая энергия. Если электрон вырывается не с поверхности металла, а из внутренних областей, то кинетическая энергия может частично превращаться во внутреннюю энергию вследствие случайных столкновений с атомами и другими электронами. Поэтому некоторые фотоэлектроны вылетают из металла со скоростями, меньшими максимальной.
Если энергия кванта света меньше работы выхода электрона из металла, фотоэффект не будет наблюдаться, т.е. фотоэффект возможен при
(8.6)
(третий закон фотоэффекта).
Так как работа выхода электрона для данного металла является величиной постоянной, с ростом частоты будут расти кинетическая энергия и максимальная скорость фотоэлектронов (второй закон фотоэффекта).
При неизменной частоте и энергии каждого кванта изменение светового потока означает изменение числа (NФ) фотонов (квантов), падающих в единицу времени на единицу поверхности металла:
.
Поскольку электрон взаимодействует лишь с одним квантом (вероятность поглощения электроном двух квантов мала), то при изменении интенсивности изменится число квантов света и, следовательно, число фотоэлектронов и величина тока насыщения (первый закон фотоэффекта). При этом энергия каждого электрона будет определяться только частотой излучения.
Внутренний фотоэффект. При внутреннем фотоэффекте фотоэлектроны не покидают вещество и работу выхода не совершают, полученная энергия затрачивается на разрыв связи с атомом. Для того чтобы электрон в полупроводнике или изоляторе стал свободным, что с точки зрения зонной модели означает переход из валентной энергетической зоны в зону проводимости, ему надо преодолеть зону запрещенных энергий (Е). При этом образуется сразу два носителя заряда: свободный электрон в зоне проводимости и вакантное место (дырка) в валентной зоне, так что каждый носитель преодолевает энергетический барьер, равный половине зоны запрещенных энергий
Рис. 8.4. Заполнение энергетических зон в полупроводнике; показаны только валентная и свободная зоны; чёрные кружки – электроны в свободной зоне; белые – дырки в валентной зоне
Уравнение Эйнштейна для внутреннего фотоэффекта будет иметь вид
, (8.7)
где 
— энергия кванта света (фотона).
Очевидно, что это уравнение определяет «красную» границу внутреннего фотоэффекта.
При внутреннем фотоэффекте зависимость фототока Iот величины светового потокаФпри постоянном напряжении (световая характеристика) имеет нелинейный характер: фоточувствительность γ меняется, убывая с ростом светового потока.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Ток насыщения , таким образом, является мерой ионизирующего действия ионизатора. Если в режиме ОС прекратить действие ионизатора, то прекращается и разряд. Разряды, существующие только под действием внешних ионизаторов, называются несамостоятельными. При дальнейшем увеличении напряжения между электродами сила тока вначале медленно ( участок CD), а затем резко ( участок DE) возрастает. Механизм этого явления будет рассмотрен в следующем параграфе. [2]
Ток насыщения / га соответствует условию, при котором все образующиеся ионы достигают электродов. [3]
Ток насыщения часто трудно определить, ибо, когда ток ограничен пространственным зарядом, имеются небольшие отклонения от идеального случая и закон Шоттки тоже не выполняется. [4]
Ток насыщения в полупроводниковом диоде с р — — переходом определяется в первую очередь равновесной концентрацией неосновных носителей по обе стороны р — я-перехода. [5]
Ток насыщения ярко выражен в германиевых электронно-дырочных переходах. В кремниевых — при увеличении напряжения наблюдается рост тока, пропорциональный ширине пространств, заряда. Это связано с резким увеличением генерации пар: электрон — дырка в области пространств, заряда у ПП с широкой запрещенной зоной. [6]
Ток насыщения ярко выражен в германиевых электронно-дырочных переходах. В кремниевых — при увеличении напряжения наблюдается рост тока, пропорциональный ширине пространств, заряда. Это связано с резким увеличением генерации нар: электрон — дырка в области пространств, заряда у ПП с широкой запрещенной зоной. [7]
Ток насыщения измеряется компенсационным методом при помощи электрометра и пьезоэлектрического кварца. [8]
Ток насыщения легко может быть найден как из расчета, так и из опыта. Иначе обстоит дело с током холостого хода магнитных усилителей с самонасыщением, форма, а следовательно, действующее и среднее значения которого обусловлены магнитными свойствами сердечников, величиной отношения Bam / Bs, выбором схемы соединения нагрузочных обмоток и другими факторами. Зависимость В — Н, снятая на переменном токе, из-за различия формы тока намагничивания сердечника от формы тока холостого хода усилителя не может быть использована для определения величины последнего. [9]
Ток насыщения в запорном направлении пропорционален а. Например, он значительно меньше у Si, чем у Ge, что делает кремний более перспективным материалом для производства выпрямителей. В настоящее время выпрямители с р — n — переходами быстро вытесняют все другие типы выпрямителей ( см. гл. [10]
Ток насыщения / о состоит из потока электронов из р-области в n — область и потока дырок в противоположном направлении. Его величина определяется концентрацией неосновных носителей и их скоростями рекомбинации в обеих областях. Для современных диодов ток находится в пределах 10 — 9 — НО-2 а в зависимости от типа и конструкции диода. [11]
Ток насыщения может иметь величину 1 — 2 а, если входной импульс и цепь R1Ci выбраны соответствующим образом. Для очень узких импульсов тока С2 либо совсем не нужно, либо его емкость должна быть уменьшена до 1000 пф. [12]
Ток насыщения на своем пороге имеет величину 4 6 — 10 — 6 А-см — 2; следовательно, оценка п / — ( хт) дает значение п ( хт) 1 1 1010 см-3. В кристалле, не содержащем ловушек, ТОПЗ, рассчитанный при 60 В, имеет величину 1 — 1СР4 А-см — 2 ( см. разд. Предполагая, что в не меняется с расстоянием, можно оценить плотность носителей заряда при хт, что дает значение 2 2 — 1011 см-3. Для расчета величины л ( 0), используемой в уравнении (2.5.1.04), предполагается, что на расстоянии 3 А от поверхности значение потенциальной энергии барьера зеркального изображения составляет efj 0 3 эВ ( см. разд. [13]
ТОК НАСЫЩЕНИЯ
ТОК НАСЫЩЕНИЯ — некоторое предельное значение силы тока, создаваемого в электронной лампе всеми эмиттируемыми катодом электронами (см. термоэлектронная эмиссия).
Большая политехническая энциклопедия. — М.: Мир и образование . Рязанцев В. Д. . 2011 .
Смотреть что такое «ТОК НАСЫЩЕНИЯ» в других словарях:
ток насыщения — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN saturation currentvoltage saturation current … Справочник технического переводчика
ток насыщения — soties srovė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. saturation current vok. Sättigungsstrom, m rus. ток насыщения, m pranc. courant de saturation, m … Automatikos terminų žodynas
ток насыщения — soties srovė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. saturation current vok. Sättigungsstrom, m rus. ток насыщения, m pranc. courant de saturation, m … Fizikos terminų žodynas
ток насыщения токовой камеры — Ток в цепи собирающего электрода токовой камеры, соответствующий напряжению насыщения. [ГОСТ 19189 73] Тематики детекторы ионизирующих излучений EN saturation current of current chamber FR courant de saturation de la chambre à courant … Справочник технического переводчика
ток насыщения электрода — ток электронной эмиссии электрода; эмиссионный ток; отрасл. термоток; ток насыщения электрода Заряд, эмитированный катодом в единицу времени … Политехнический терминологический толковый словарь
ток насыщения при облучении — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN irradiation saturation current … Справочник технического переводчика
ток насыщения реактора — Мгновенное значение тока насыщающегося реактора, соответствующее определенной динамической индуктивности, которая должна быть оговорена нормативным документом [ГОСТ 18624 73] Тематики реактор электрический Обобщающие термины характеристика… … Справочник технического переводчика
напряжение (ток) насыщения ФППЗ — Выходной сигнал ФППЗ, выраженный в единицах напряжения или тока, соответствующий максимальному заряду секции накопления, при котором сохраняется обусловленное качество изображения. [ГОСТ 25532 89] Тематики приборы с переносом заряда… … Справочник технического переводчика
обратный ток насыщения — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN reverse saturation current … Справочник технического переводчика
Напряжение (ток) насыщения ФППЗ — 36. Напряжение (ток) насыщения ФППЗ Выходной сигнал ФППЗ, выраженный в единицах напряжения или тока, соответствующий максимальному заряду секции накопления, при котором сохраняется обусловленное качество изображения Источник: ГОСТ 25532 89:… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Фотоэффект | теория по физике �� квантовая физика
⎧ ⎪ ⎨ ⎪ ⎩ . h ν 1 = A + m v 2 1 2 . . . . h ν 2 = A + m v 2 2 2 . . .
⎧ ⎪ ⎨ ⎪ ⎩ . h ν = A + m v 2 1 2 . . . . 2 h ν = A + m v 2 2 2 . . .
m v 2 2 2 . . = 3 m v 2 1 2 . .
⎧ ⎪ ⎨ ⎪ ⎩ . h ν = A + m v 2 1 2 . . . . 2 h ν = A + 3 m v 2 1 2 . . .
λ m i n = c ν m i n . . = c h A . . = 2 c h h ν . . = 2 c ν . .
При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света фотоэлемент освещался через светофильтры. В первой серии опытов использовался красный светофильтр, а во второй – жёлтый. В каждом опыте измеряли напряжение запирания.
Как изменяются длина световой волны, напряжение запирания и кинетическая энергия фотоэлектронов? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
| 1) | увеличится |
| 2) | уменьшится |
| 3) | не изменится |
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого ответа. Цифры в ответе могут повторяться.